9月4日消息，澳大利亚ARC碳科学与创新卓越中心（ARC COE-CSI）的研究团队在《Materials Advances》发表研究，证实石墨相氮化碳（g-C3N4）并非学界长期默认的完美平面片层结构，而是带有温和波纹的褶皱形态——这一修正对以结构为起点的光催化剂设计具有基础性影响。

石墨相氮化碳是光催化领域最受关注的材料之一，被广泛研究用于光解水制氢和降解环境污染物。由于与石墨烯类似的层状特征，研究者长期将其简化建模为完美平坦的原子片层，并以此为基础预测材料行为、设计缺陷修饰方案。

问题的根源在于氮原子的引入。UNSW Canberra博士生Gbemi Abass解释：石墨烯完全由碳原子构成、片层极度平整，但氮化碳中的氮原子改变了周围碳原子的相互作用方式——从俯视图看结构似乎完全平坦，从侧视图看则不然。当研究团队允许计算模型脱离常规平面排布、寻找能量更低（即更稳定）的结构时，片层自发发生屈曲，形成类似纸张上柔和涟漪的皱纹形态。

ANU的博士生Adnan Ahmad指出，此前学界虽有屈曲的理论讨论，但缺乏实验证据。团队引入屈曲结构后，用真实样品的X射线散射数据验证了计算预测的原子结构与实际材料的一致性。

结构决定性质是材料设计的第一性原理：若起始结构模型错误，预测的性质必然错误。对依赖结构建模的缺陷工程、能带调控与光催化机理研究而言，皱纹化氮化碳模型将改变一系列既有结论的成立条件，也为通过应变工程调控氮化碳催化性能提供了新的结构自由度。 （来源：Phys.org）